DIE FORMULA STUDENT FÄHRT DIESE SAISON AUCH DRIVERLESS

55 künftige Maschineningenieure der ETH und Elektrotechniker der Hochschule Luzern bilden den Akademischen Motorsportverein Zürich AMZ. Für 2017 betreibt er neu zwei Boliden.

Bei der EKZ, den Elektrizitätswerken des Kantons Zürich, ertönten am 23. Mai in Dietikon seltsame Geräusche. Jeweils mit einem akustischen Warnsignal setzte sich der kleine, elektrisch getriebene Monoposto in Bewegung und kurvte, wie von Geisterhand bewegt, in Position vor das Werkstatttor der EKZ, was die anwesenden Personen mit Genugtuung zur Kenntnis nahmen. Dazu jedoch später.

Der Rennwagen «Flüela» ist nicht neu, mit ihm hat der AMZ in der Saison 2015 die Formula Student für Elektrofahrzeuge gewonnen, damals allerdings mit einem Piloten im Cockpit. Für die Saison 2017 soll dieser nun entfallen. Ausgerüstet mit einer selbst entwickelten 3-D-Kamera und einem Laser wird der Bolide für die neue Kategorie «Driverless» selbst den Weg um den Parcours finden. Die einzige Einflussnahme von aussen sind dabei der Start und das Not-Aus. Die dafür nötige Hard- und Software haben die Ingenieure dazu selbst entwickelt.

Sehen und verarbeiten

Das 3-D-Sehen ist ja bereits aus Autos mit Assistenzsystemen bekannt. Durch die Winkelverschiebung der Stereo-Kameras lässt sich mittels Triangulation die Distanz zum erkannten Objekt ermitteln. Die Studenten der AMZ haben dieser Fähigkeit eine weitere Funktion hinzugefügt. Der «Flüela» kann zwischen sich nahe und weiter weg befindenden Objekten unterscheiden, die sich auf das Fahrzeug zu bewegen. Bewegen bedeutet in diesem Falle in Relation zum fahrenden Auto. Die Methode ist dabei verblüffend einfach: Die Kameras registrieren, wie schnell ein Objekt sich dem linken oder rechten Bildrand nähert. Schnell zum Bildrand wandernde Objekte sind näher, langsamere hingegen weiter entfernt. Die Strecken der Formel-Student-Meisterschaft werden mit Nylonkegeln markiert, was dieser Technologie entgegenkommt.

Ergänzend zu den Signalen der Kameras tastet auch ein vertikal gefächerter Laserstrahl-Fächer die Umgebung ab und misst die Distanzen zu den Streckenmarkierungen.

Technik reagiert schneller als der Mensch

Noch sind von Menschen gefahrene Rennautos schneller als selbstfahrende. Dies dürfte sich schon bald ändern, zumindest in der Formula Student der Kategorie «Driverless». Flüela, von vier Radnabenmotoren elektrisch angetrieben, soll beispielsweise elektronisch gesteuert weit effizienter fahren, als wenn ein Mensch das Gaspedal drückt. Da die Effizienz zu den Wertungskriterien zählt – gemessen wird die verbrauchte Energie im Verhältnis zur nötigen Zeit zum Durchfahren einer Strecke von 22 Kilometern –, ist dies ein entscheidender Faktor.

So schafft die Elektronik einen viel präziseren Umgang mit dem Gaspedal. Da bei jeder Verzögerung rekuperiert werden kann, sind selbst kürzeste Phasen ohne Gas wichtig. Der digitale Pilot schafft problemlos kurze «off»-Phasen von nur einer Zehntelssekunde und dies mit hoher Präzision. Einem menschlichen Rennfahrer hingegen wird dies kaum gelingen.

Spielt das Torque-Vectoring beim Verzögern bereits jetzt eine wichtige Rolle, so bringt der für jedes Antriebsrad individuell errechnete Gaseinsatz weitere Vorteile. Digital gesteuert, kann jedes Rad separat angesteuert werden. Der Wagen fährt quasi mit vier Gaspedalen.

«Flüela», der 2015er Bolide, wurde für autonomes Fahren aufgerüstet. Mit Fahrer an Bord bestreitet 2017 der neue «Pilatus» die Formula
Student. © zVg.

Der Vorführeffekt

Leider wollte die eigentliche Premiere am 23. Mai vor rund 360 Anwesenden nicht so recht klappen. Der Grund, wie sich später herausstellte, war ein gebrochenes Hauptversorgungs-Kabel. Allerdings konnten wir uns im Vorfeld davon überzeugen dass «Flüela» tatsächlich funktioniert. Wie so oft klappte nämlich die Hauptprobe reibungslos. Dasselbe gilt für den zweiten Rennwagen, den die Studierenden der ETH und der Hochschule Luzern in Horw am selben Abend vorstellten.

«Pilatus» heisst das konventionell gefahrene, neuste Fahrzeug des AMZ, das am selben Abend ebenfalls sein Debüt feierte . Der 168 kg schwere Monoposto  holt aus seinen 4 Motoren von nur je 3 kg Gewicht eine Leistung von je 38.4 kW  bei 24 000 Umdrehungen. Damit beschleunigt der Rennwagen in 1.9 Sekunden von 0 auf 100. Maximal sind 115 km/h möglich. Seine Leistungsfähigkeit wird «Pilatus», wie sein aufgerüsteter Vorgänger «Flüela», in vier Rennen gegen eine internationale Gegnerschaft in Ungarn, Österreich, Deutschland und Spanien unter Beweis stellen können – zusammen mit dem Fahrer, der diesen Wagen in altbekannter Manier steuern wird.

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